JP2013017351A - Motor drive device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a motor drive device capable of driving a motor by implementing control according to the magnetic pole position of a motor rotor, even if the motor angle detector fails.SOLUTION: The motor drive device 20 is provided having a basic drive control unit 38 which controls in accordance with a magnetic pole position according to an angle detection value from a motor angle detector 36, regarding a motor 6 for driving wheels. The motor drive device is provided with: a wheel speed-ready motor angle estimation means 46 which estimates an angle of a motor rotor from a detection signal from a wheel rotation speed detector 24; a sensor failure determination means 48 which identifies the failure of the motor angle detector 36; and a sensor switching means 49 which, if the failure is identified, allows control by the basic drive control unit 38 to be performed using the motor rotor angle that is output from the wheel speed-ready estimation means 46, instead of the angle detection value from the motor angle detector 36.

Description

この発明は、電気自動車における車輪駆動用のモータを制御するモータ駆動装置に関する。   The present invention relates to a motor drive device that controls a motor for driving wheels in an electric vehicle.

電気自動車において、モータの効率の良い駆動のために、モータロータの角度を検出する角度検出器を用い、モータロータの磁極位置に応じて制御することが行われている。この制御として、例えばベクトル制御が用いられる。   In an electric vehicle, in order to drive the motor efficiently, an angle detector that detects the angle of the motor rotor is used, and control is performed according to the magnetic pole position of the motor rotor. As this control, for example, vector control is used.

特開平10−14300号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-14300 特開2000−134716号公報JP 2000-134716 A

上記のようなモータロータの磁極位置に応じた制御をするモータ駆動装置において、モータロータの角度検出器が破損したり、そのケーブルの断線等があった場合、角度検出値が正しく認識できず、モータの駆動が行えなくなる。または、所望のトルクを発生することができなくなる。
各車輪を個別に駆動するモータを備えたインホイールモータ形式等の電気自動車では、走行中にモータ角度検出器の故障が生じると、トルクバランスが崩れ、スリップやスキッドの発生の原因となる。
In the motor drive device that performs control according to the magnetic pole position of the motor rotor as described above, if the angle detector of the motor rotor is damaged or the cable is disconnected, the angle detection value cannot be recognized correctly, and the motor It becomes impossible to drive. Or, a desired torque cannot be generated.
In an electric vehicle such as an in-wheel motor type equipped with a motor that individually drives each wheel, if a motor angle detector fails during traveling, the torque balance is lost, causing slip and skid.

道路上で車両が停止し、そのままモータ駆動が行えなくなると、交通の障害等となるため、ロータの角度検出器やその配線系に故障が生じても、道路脇の安全な場所まで自力で走行したり、あるいは修理工場まで自力で走行できると、故障への対応が行い易い。   If the vehicle stops on the road and the motor cannot be driven as it is, it will be a traffic obstacle, etc., so even if the rotor angle detector and its wiring system fail, it will run on its own to a safe place beside the road Or if you can drive to the repair shop on your own, it will be easier to deal with the failure.

この発明の目的は、モータ角度検出器に故障が生じても、モータロータの磁極位置に応じた制御が行えて、モータ駆動が行えるモータ駆動装置を提供することである。   An object of the present invention is to provide a motor drive device that can perform control according to the magnetic pole position of the motor rotor and drive the motor even if a failure occurs in the motor angle detector.

この発明のモータ駆動装置20は、電気自動車の車輪駆動用のモータ6に対し、このモータ6に設けられたモータ角度検出器36の角度検出値に従い、磁極位置に応じた制御をする基本駆動制御部38を備えたモータ駆動装置20において、
前記モータ6で駆動される車輪の回転速度を検出する車輪回転数検出器24の検出信号から前記モータロータの角度を推測する車輪速度対応モータ角度推測手段46と、前記モータ角度検出器36の故障を判別するセンサ故障判別手段48と、このセンサ故障判別手段48が故障と判別した場合に、前記基本駆動制御部38による制御を、前記モータ角度検出器36による角度検出値に代えて、前記車輪速度対応モータ角度推測手段46の出力するモータロータ角度を用いて行わせるセンサ切替え手段49とを設けたことを特徴とする。前記前記車輪回転数検出器24は、アンチロックブレーキシステムの制御に用いられる検出器であっても良い。
The motor drive device 20 of the present invention is a basic drive control that controls the motor 6 for driving wheels of an electric vehicle according to the magnetic pole position according to the angle detection value of the motor angle detector 36 provided in the motor 6. In the motor drive device 20 including the section 38,
A failure of the motor speed estimation means 46 for wheel speed corresponding to the angle of the motor rotor from the detection signal of the wheel rotational speed detector 24 for detecting the rotational speed of the wheel driven by the motor 6 and the motor angle detector 36 are detected. A sensor failure determination unit 48 for determining, and when the sensor failure determination unit 48 determines a failure, the control by the basic drive control unit 38 is replaced by the angle detection value by the motor angle detector 36, and the wheel speed. A sensor switching means 49 is provided which is operated using the motor rotor angle output from the corresponding motor angle estimating means 46. The wheel rotational speed detector 24 may be a detector used for controlling an antilock brake system.

この構成によると、通常では、モータ角度検出器36の角度検出値に従い、磁極位置に応じた制御が前記基本駆動制御部38により行われ、効率の良いモータ駆動が行われる。モータ角度検出器36の故障は、センサ故障判別手段48により監視され、判別される。センサ故障判別手段48による故障の判別は、モータ角度検出器36の配線系を含めて行うようにしても、モータ角度検出器36のみにつき行うようにしても良い。センサ故障判別手段48により故障と判別されると、センサ切替え手段49は、基本駆動制御部38による制御を、モータ角度検出器36による角度検出値に代えて、前記車輪速度対応モータ角度推測手段46の出力するモータロータ角度を用いて行わせる。そのため、モータ角度検出器36に故障が生じても、基本駆動制御部38を用いた磁極位置に応じた制御を行うことができる。
そのため、各車輪2を個別に駆動するモータ6を備えたインホイールモータ形式等の電気自動車において、走行中にモータ角度検出器36の故障が生じても、トルクバランスの崩れを回避し、スリップやスキッドの発生を防止することができる。車輪速度対応モータ角度推測手段46の出力するモータロータ角度は、モータ角度検出器36による角度検出値に比べて、精度や信頼性が十分でない場合があるが、修理工場等の車両の修理場所や、道路脇の安全な退避場所等への自力走行が可能となる。
According to this configuration, normally, according to the detected angle value of the motor angle detector 36, control according to the magnetic pole position is performed by the basic drive control unit 38, and efficient motor driving is performed. The failure of the motor angle detector 36 is monitored and determined by the sensor failure determination means 48. The failure determination by the sensor failure determination means 48 may be performed including the wiring system of the motor angle detector 36 or may be performed only for the motor angle detector 36. If the sensor failure determination means 48 determines that a failure has occurred, the sensor switching means 49 replaces the control by the basic drive control unit 38 with the angle detection value by the motor angle detector 36, and the wheel speed corresponding motor angle estimation means 46. The motor rotor angle output by Therefore, even if a failure occurs in the motor angle detector 36, control according to the magnetic pole position using the basic drive control unit 38 can be performed.
Therefore, in an electric vehicle such as an in-wheel motor type equipped with a motor 6 that individually drives each wheel 2, even if the motor angle detector 36 fails during traveling, the torque balance is prevented from being lost, slipping, Skid generation can be prevented. The motor rotor angle output from the wheel speed corresponding motor angle estimation means 46 may not be sufficiently accurate or reliable as compared to the angle detection value by the motor angle detector 36, but the vehicle repair location such as a repair shop, It is possible to run on its own to a safe evacuation site beside the road.

車輪速度対応モータ角度推測手段46は、車輪回転数検出器24の検出信号を用いるが、車輪回転数検出器24は、アンチロックブレーキシステムや姿勢制御システムの制御等に用いるために、一般的に車両に備えられているため、その車輪回転数検出器24を利用すれば良く、新たにセンサ類を追加する必要がない。そのため、センサ類を追加することなく、モータ角度検出器36に故障が生じた場合のモータ駆動が行える。   The wheel speed corresponding motor angle estimation means 46 uses the detection signal of the wheel speed detector 24. The wheel speed detector 24 is generally used for controlling an anti-lock brake system or an attitude control system. Since it is provided in the vehicle, the wheel rotational speed detector 24 may be used, and there is no need to newly add sensors. Therefore, it is possible to drive the motor when a failure occurs in the motor angle detector 36 without adding sensors.

この発明において、前記センサ故障判別手段48は、一定時間における前記モータ角度検出器36の角度検出値の変化量、またはモータ電流指令Iqref,Idref,(Vα,Vβ)とモータ電流Iq,Id,(Iα,Iβ)の差、またはこれら角度検出値の変化量と、モータ電流指令とモータ電流の差との両方から判断するものであるのが良い。
一定時間におけるモータ角度検出器36の角度検出値の変化量は、ある程度定まった範囲にあるため、変化量が極端に大きくなった場合は、モータ角度検出器36の故障と考えられる。したがって、適宜の閾値等を設定し、上記変化量が閾値を超えた場合に故障と判定しても良い。前記「一定時間」は、適宜設計すれば良い。また、モータ電流指令Iqref,Idref,(Vα,Vβ)とモータ電流Iq,Id,(Iα,Iβ)との差は、ある程度定まった範囲にあるため、これも、適宜の閾値等を設定し、前記の差が閾値を超えた場合に故障と判定しても良い。この場合、アクセル動作を監視し、アクセル動作によってモータ電流指令Iqref,Idrefが大きく変化する場合を判別してもよい。モータ角度検出器36の検出値の変化量による故障判別と、モータ電流指令とモータ電流の差による故障判別とは、いずれを用いても行えるが、両方を用いて判別するようにすると、前記各閾値を小さく設定しても、確実な判別が行えて、早期の故障判別が行える。
In the present invention, the sensor failure determination means 48 determines the amount of change in the detected angle value of the motor angle detector 36 over a predetermined time, or the motor current commands Iqref, Idref, (Vα, Vβ) and the motor currents Iq, Id, ( It is preferable to judge from both the difference of Iα, Iβ) or the change amount of the detected angle value and the difference between the motor current command and the motor current.
Since the amount of change in the detected angle value of the motor angle detector 36 in a certain time is in a certain range, if the amount of change becomes extremely large, it is considered that the motor angle detector 36 has failed. Therefore, an appropriate threshold value or the like may be set, and a failure may be determined when the amount of change exceeds the threshold value. The “certain time” may be designed as appropriate. Further, since the difference between the motor current commands Iqref, Idref, (Vα, Vβ) and the motor currents Iq, Id, (Iα, Iβ) is within a certain range, this also sets an appropriate threshold value, etc. A failure may be determined when the difference exceeds a threshold value. In this case, the accelerator operation may be monitored, and the case where the motor current commands Iqref and Idref change greatly due to the accelerator operation may be determined. The failure determination based on the amount of change in the detection value of the motor angle detector 36 and the failure determination based on the difference between the motor current command and the motor current can be performed using either of them. Even if the threshold value is set small, reliable determination can be performed and early failure determination can be performed.

この発明において、前記車輪回転数検出器24が、車輪の回転に応じて発生したパルスの間隔を演算して車輪の回転速度を検出する、相対的な角度変化のみ検出可能なものであって、前記車輪速度対応モータ角度推測手段46は、モータ回転時にモータロータ角度検出器36の角度検出値と車輪回転数検出器24の検出信号とを比較して車輪回転数検出器24の検出信号に対するモータロータの磁極位置を割り出し、前記センサ切替え手段49により車輪速度対応モータ角度推測手段46の出力するモータロータ角度を用いるように切替えられたときに、前記車輪回転数検出器24の検出信号から前記モータロータの角度を推測するようにしても良い。
車輪回転数検出器24の出力信号が相対角度出力の場合、正常時のモータロータ角度検出器36の信号を基に、ロータ磁極位置を割り出しておけば、走行中のモータロータ角度検出器36の故障時に切り替えて車輪回転数検出器24の出力信号をモータロータ角度の推定に用いることができる。
In the present invention, the wheel rotational speed detector 24 detects the rotational speed of the wheel by calculating the interval of pulses generated according to the rotation of the wheel, and can detect only a relative angular change, The wheel speed corresponding motor angle estimation means 46 compares the angle detection value of the motor rotor angle detector 36 with the detection signal of the wheel rotation number detector 24 during motor rotation, and compares the detected value of the motor rotor with respect to the detection signal of the wheel rotation number detector 24. When the magnetic pole position is determined and the sensor switching means 49 is switched to use the motor rotor angle output from the wheel speed corresponding motor angle estimating means 46, the angle of the motor rotor is determined from the detection signal of the wheel rotation number detector 24. You may make it guess.
When the output signal of the wheel rotational speed detector 24 is a relative angle output, if the rotor magnetic pole position is determined based on the signal of the motor rotor angle detector 36 at the normal time, the motor rotor angle detector 36 during a failure can be detected. By switching, the output signal of the wheel rotational speed detector 24 can be used for estimating the motor rotor angle.

この場合に、前記車輪速度対応モータ角度推測手段46は、前記センサ故障判別手段49が正常と判別している間に、モータロータ角度検出器36の角度検出値を基に、車輪回転数検出器24の検出信号に対する磁極位置を割り出してこれら車輪回転数と磁極位置の相関を記憶する記憶部46bを有するものとしても良い。
前記モータ6が同期モータ等である場合、モータロータの角度が検出できないと回転を開始させることができないが、記憶部46aで車輪回転数検出器24の検出信号に対する磁極位置の相関、つまり位置関係を記憶しておくことで、電源再投入後でも始動することができる。また、記憶部46aを有した構成では、電源がオフの状態で外的要因によって車輪が回転させられた場合においても磁極位置を把握できるようにモータロータ角度検出器24と車輪速度対応モータ角度推測手段46は、電源オフ時でも車輪の回転を感知すると動作を開始する構成が望ましい。
In this case, the wheel speed corresponding motor angle estimation means 46 is based on the detected angle value of the motor rotor angle detector 36 while the sensor failure determination means 49 determines that it is normal. It is also possible to have a storage unit 46b that determines the magnetic pole position with respect to the detected signal and stores the correlation between the wheel rotational speed and the magnetic pole position.
When the motor 6 is a synchronous motor or the like, the rotation cannot be started unless the angle of the motor rotor can be detected, but the correlation of the magnetic pole position with respect to the detection signal of the wheel rotation number detector 24 in the storage unit 46a, that is, the positional relationship is obtained. By storing it, it is possible to start even after the power is turned on again. Further, in the configuration having the storage unit 46a, the motor rotor angle detector 24 and the wheel speed corresponding motor angle estimation means so that the magnetic pole position can be grasped even when the wheel is rotated by an external factor in the power off state. 46 is preferably configured to start operation when wheel rotation is sensed even when the power is off.

この発明において、前記車輪回転数検出器24が、車輪の回転に応じて発生したパルスの間隔を演算して車輪の回転速度を検出するものであって、前記車輪速度対応モータ角度推測手段46は、前記車輪回転数検出器24の出力するパルスを逓倍してモータロータの角度の推測を行うものとしても良い。
車輪回転数検出器24は、アンチロックズレーキシステム等に使用されるものであるため、一般的に高い分解能は必要でなく、モータロータ角度検出器36に比べて分解能が低いものが使用される。しかし、車輪回転数検出器24が、パルスの間隔を演算して車輪の回転速度を検出するものである場合、パルスを逓倍することで、検出角度の分解能を向上させることができ、例えばレゾルバ等からなるモータロータ角度検出器36と同等の分解能とすることができる。
In the present invention, the wheel rotational speed detector 24 calculates the interval of pulses generated according to the rotation of the wheel to detect the rotational speed of the wheel. The angle of the motor rotor may be estimated by multiplying the pulse output from the wheel rotational speed detector 24.
Since the wheel rotational speed detector 24 is used for an anti-lock rake system or the like, generally, a high resolution is not necessary, and one having a lower resolution than the motor rotor angle detector 36 is used. However, when the wheel rotational speed detector 24 calculates the pulse interval and detects the rotational speed of the wheel, the detection angle resolution can be improved by multiplying the pulse, for example, a resolver or the like. The same resolution as that of the motor rotor angle detector 36 can be achieved.

この発明において、前記車輪回転数検出器24が、車輪の回転に応じて発生したパルスの間隔を演算して車輪の回転速度を検出するものであって、前記車輪速度対応モータ角度推測手段46は、前記車輪回転数検出器24の出力するパルス間の時間を計測してモータロータの角度の推測を行うものであっても良い。
パルスの逓倍の他、パルス間を時間計測しておき、ベクトル制御演算等の、磁極位置に応じた制御をする演算に必要なタイミングにおいて、基準からのパルス数とパルス間時間から、精度良く角度を演算することができる。
In the present invention, the wheel rotational speed detector 24 calculates the interval of pulses generated according to the rotation of the wheel to detect the rotational speed of the wheel. The angle of the motor rotor may be estimated by measuring the time between pulses output from the wheel rotational speed detector 24.
In addition to multiplying the pulse, time is measured between pulses, and at the timing required for computation that performs control according to the magnetic pole position, such as vector control computation, the angle is accurately determined from the number of pulses from the reference and the time between pulses. Can be calculated.

この発明において、前記センサ故障判別手段48で故障と判別された状態で、モータ停止後にモータ6を始動するときに、モータ6の逆起電圧からモータロータの角度を割り出し、その割り出した角度で前記基本駆動制御部による制御を行わせる始動時ロータ角度割出手段102を設けても良い。
前記基本駆動制御部38は、角度検出値に従って磁極位置に応じた制御をするため、角度が不明であるとモータ6を回転させることができない。車輪回転数検出器24の出力信号が相対角度出力で、前記記憶部46bが無い場合においても、停止後の起動時には用いることができない。そのため、停止した場合、直ぐにはモータ6を起動できないが、2つ以上のモータ6を有する電気自動車では、健在なモータ6を用いて一応の走行が行える。走行させると、センサ故障の生じたモータ6が車輪2の回転につられて回転する。この時のモータ6の逆起電力を検出することで、磁極位置を検出することができる。電気角の1回転で磁極位置を検出できるため、例えば、タイヤ2aが数分の1回転した時点で、逆起電力による角度検出が可能となり、モータ6を駆動させることができる。このため、片輪駆動による直進性の障害が生じるまでにモータ6を駆動させることができる。
In the present invention, when the motor 6 is started after the motor is stopped in a state where the failure is determined by the sensor failure determination means 48, the angle of the motor rotor is calculated from the counter electromotive voltage of the motor 6, and the basic angle is determined by the calculated angle. You may provide the rotor angle indexing means 102 at the time of starting to perform control by a drive control part.
Since the basic drive control unit 38 performs control according to the magnetic pole position according to the detected angle value, the motor 6 cannot be rotated if the angle is unknown. Even when the output signal of the wheel rotational speed detector 24 is a relative angle output and the storage unit 46b is not provided, it cannot be used at the time of starting after the stop. Therefore, when the motor stops, the motor 6 cannot be started immediately, but an electric vehicle having two or more motors 6 can perform a temporary run using the healthy motors 6. When running, the motor 6 in which the sensor failure has occurred is rotated by the rotation of the wheel 2. The magnetic pole position can be detected by detecting the back electromotive force of the motor 6 at this time. Since the magnetic pole position can be detected by one rotation of the electrical angle, for example, the angle can be detected by the counter electromotive force when the tire 2a is rotated by a fraction of a revolution, and the motor 6 can be driven. For this reason, the motor 6 can be driven until a straight-running obstacle occurs due to the one-wheel drive.

この発明において、前記モータ6は、各モータ6がそれぞれ一つの車輪2を駆動する電気自動車におけるモータ6であっても良い。この場合に、前記モータ6は、車輪2に近接して取付けられるインホイールモータ装置8を構成するモータ6であっても良い。
個別にモータ駆動される車輪2が複数ある場合、走行中にモータ角度検出器36の故障が生じると、トルクバランスが崩れ、スリップやスキッドの発生の原因となる。そのため、この発明における車輪速度対応モータ角度推測手段46の角度推定値による制御に切り替える効果が、より一層効果的となる。また、複数のモータ6を有する電気自動車の場合、上記のモータ逆起電力を用いる始動時ロータ角度割出手段102の利用が容易となる。
In the present invention, the motor 6 may be a motor 6 in an electric vehicle in which each motor 6 drives one wheel 2. In this case, the motor 6 may be a motor 6 that constitutes an in-wheel motor device 8 that is mounted close to the wheel 2.
In the case where there are a plurality of wheels 2 that are individually motor-driven, if the motor angle detector 36 fails during traveling, the torque balance is lost, causing slip and skid. Therefore, the effect of switching to the control based on the estimated angle value of the wheel speed corresponding motor angle estimating means 46 in the present invention becomes even more effective. In the case of an electric vehicle having a plurality of motors 6, the use of the starting rotor angle indexing means 102 using the motor back electromotive force is facilitated.

前記インホイールモータ装置8は、車輪用軸受4と、前記モータ6と、このモータ6と車輪用軸受4の間に介在した減速機7とを有するものであっても良い。減速機7を介在させるインホイールモータ装置8では、モータ6が高速回転となるため、車輪速度対応モータ角度推測手段46によるモータロータ角度の推測値を用いて制御することが、より効果的となる。   The in-wheel motor device 8 may include a wheel bearing 4, the motor 6, and a speed reducer 7 interposed between the motor 6 and the wheel bearing 4. In the in-wheel motor device 8 with the speed reducer 7 interposed, since the motor 6 rotates at a high speed, it is more effective to control using the estimated value of the motor rotor angle by the wheel speed corresponding motor angle estimating means 46.

前記減速機7はサイクロイド減速機であっても良い。サイクロイド減速機は円滑な動作で高減速比が得られるが、高減速比のため、モータ6がより高速回転となる。そのため、車輪速度対応モータ角度推測手段46によるモータロータ角度の推測値を用いて制御することが、より効果的となる。   The speed reducer 7 may be a cycloid speed reducer. The cycloid reducer can obtain a high reduction ratio with a smooth operation, but the motor 6 rotates at a higher speed because of the high reduction ratio. Therefore, it becomes more effective to control using the estimated value of the motor rotor angle by the wheel speed corresponding motor angle estimating means 46.

この発明の電気自動車は、この発明の上記いずれかの構成のモータ駆動装置20を搭載した電気自動車である。この電気自動車によると、この発明のモータ駆動装置20による車輪速度対応モータ角度推測手段46のモータロータ角度推測値を用いる制御により、モータ角度検出器36に故障が生じても走行を行うことができる。   The electric vehicle of the present invention is an electric vehicle on which the motor drive device 20 having any one of the above-described configurations of the present invention is mounted. According to this electric vehicle, it is possible to run even if a failure occurs in the motor angle detector 36 by the control using the motor rotor angle estimated value of the wheel speed corresponding motor angle estimating means 46 by the motor driving device 20 of the present invention.

この発明のモータ駆動装置は、電気自動車の車輪駆動用のモータに対し、このモータに設けられたモータ角度検出器の角度検出値に従い、磁極位置に応じた制御をする基本駆動制御部を備えたモータ駆動装置において、前記モータで駆動される車輪の回転速度を検出する車輪回転数検出器の検出信号から前記モータロータの角度を推測する車輪速度対応モータ角度推測手段と、前記モータ角度検出器の故障を判別するセンサ故障判別手段と、このセンサ故障判別手段が故障と判別した場合に、前記基本駆動制御部による制御を、前記モータ角度検出器による角度検出値に代えて、前記車輪速度対応モータ角度推測手段の出力するモータロータ角度を用いて行わせるセンサ切替え手段とを設けたため、モータ角度検出器に故障が生じても、モータロータの磁極位置に応じた制御が行えて、モータ駆動を行うことができる。   The motor drive device according to the present invention includes a basic drive control unit that controls a wheel driving motor of an electric vehicle according to a magnetic pole position in accordance with an angle detection value of a motor angle detector provided in the motor. In the motor drive device, a wheel speed corresponding motor angle estimation means for estimating an angle of the motor rotor from a detection signal of a wheel rotation number detector for detecting a rotation speed of a wheel driven by the motor, and a failure of the motor angle detector Sensor fault discrimination means for discriminating, and when the sensor fault discrimination means discriminates a fault, the control by the basic drive control unit is replaced with the angle detection value by the motor angle detector, the wheel speed corresponding motor angle. Sensor switching means that uses the motor rotor angle output from the estimation means to provide a motor angle detector even if a failure occurs. Control corresponding to the magnetic pole position of the rotor is performed, it is possible to perform motor drive.

この発明の電気自動車は、この発明のモータ駆動装置を用いたため、モータ角度検出器に故障が生じても走行を行うことができる。   Since the electric vehicle of the present invention uses the motor drive device of the present invention, the electric vehicle can travel even if a failure occurs in the motor angle detector.

この発明の第1の実施形態に係るモータ駆動装置を搭載した電気自動車を平面図で示す概念構成のブロック図である。1 is a block diagram of a conceptual configuration showing, in plan view, an electric vehicle equipped with a motor drive device according to a first embodiment of the present invention. 同電気自動車のインバータ装置の概念構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the conceptual structure of the inverter apparatus of the same electric vehicle. 同インバータ装置の回路図である。It is a circuit diagram of the inverter device. 同インバータ装置の出力波形の説明図である。It is explanatory drawing of the output waveform of the inverter apparatus. 同モータ駆動装置の概念構成のブロック図である。It is a block diagram of a conceptual composition of the motor drive device. 同モータ駆動装置における基本駆動制御部の概念構成のブロック図である。It is a block diagram of a conceptual structure of the basic drive control part in the motor drive device. 同モータ駆動装置における車輪回転数検出器の出力およびその処理後のパルス形態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the output of the wheel speed detector in the motor drive device, and the pulse form after the process. 同モータ駆動装置におけるモータロータ角度の推定への切替え形態の説明図である。It is explanatory drawing of the switching form to estimation of the motor rotor angle in the motor drive device. この発明の他の実施形態に係るモータ駆動装置の概念構成のブロック図である。It is a block diagram of a conceptual structure of the motor drive device which concerns on other embodiment of this invention. 同電気自動車のインホイールモータ装置の一例を示す断面である。It is a cross section which shows an example of the in-wheel motor apparatus of the same electric vehicle. 図10のXI−XI線断面図である。It is the XI-XI sectional view taken on the line of FIG. 図11の部分拡大断面図である。It is a partial expanded sectional view of FIG. 同電気自動車における回転センサの一例の断面図である。It is sectional drawing of an example of the rotation sensor in the same electric vehicle.

この発明の第1の実施形態を図1ないし図8と共に説明する。図1は、この実施形態のモータ駆動装置を装備した電気自動車の概念構成を示す平面図である。この電気自動車は、車体1の左右の後輪となる車輪2が駆動輪とされ、左右の前輪となる車輪3が従動輪とされた4輪の自動車である。前輪となる車輪3は操舵輪とされている。駆動輪となる左右の車輪2,2は、それぞれ独立の走行用のモータ6により駆動される。モータ6の回転は、減速機7および車輪用軸受4を介して車輪2に伝達される。これらモータ6、減速機7、および車輪用軸受4は、互いに一つの組立部品であるインホイールモータ装置8を構成している。インホイールモータ装置8は、モータ6が車輪2に近接して設置されており、一部または全体が車輪2内に配置される。各車輪2,3には、電動式等の機械式のブレーキ(図示せず)がそれぞれ設けられている。なお、ここで言う「機械式」とは、回生ブレーキと区別のための用語であり、油圧ブレーキも含まれる。   A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a plan view showing a conceptual configuration of an electric vehicle equipped with the motor drive device of this embodiment. This electric vehicle is a four-wheeled vehicle in which the wheels 2 that are the left and right rear wheels of the vehicle body 1 are drive wheels and the wheels 3 that are the left and right front wheels are driven wheels. The front wheel 3 is a steering wheel. The left and right wheels 2 and 2 serving as driving wheels are driven by independent traveling motors 6. The rotation of the motor 6 is transmitted to the wheel 2 via the speed reducer 7 and the wheel bearing 4. The motor 6, the speed reducer 7, and the wheel bearing 4 constitute an in-wheel motor device 8 that is an assembly part. In the in-wheel motor device 8, the motor 6 is installed close to the wheel 2, and a part or the whole of the in-wheel motor device 8 is disposed in the wheel 2. Each of the wheels 2 and 3 is provided with a mechanical brake (not shown) such as an electric type. The “mechanical type” referred to here is a term for distinguishing from a regenerative brake, and includes a hydraulic brake.

制御系を説明する。自動車全般の統括制御を行う電気制御ユニットであるメインのECU21と、このECU21の指令に従って各走行用のモータ6の制御をそれぞれ行う複数(図示の例では2つ)のインバータ装置22とが、車体1に搭載されている。ECU21とインバータ装置22とで、モータ駆動装置20が構成される。ECU21は、コンピュータとこれに実行されるプログラム、並びに各種の電子回路等で構成される。なお、ECU21と各インバータ装置22の弱電系とは、互いに共通のコンピュータや共通の基板上の電子回路で構成されていても良い。   The control system will be described. A main ECU 21 that is an electric control unit that performs overall control of the entire vehicle, and a plurality (two in the illustrated example) of inverter devices 22 that respectively control the motors 6 for traveling according to commands from the ECU 21 1 is installed. The ECU 21 and the inverter device 22 constitute a motor drive device 20. The ECU 21 includes a computer, a program executed by the computer, various electronic circuits, and the like. The ECU 21 and the weak electric system of each inverter device 22 may be configured by a common computer or an electronic circuit on a common board.

ECU21は、トルク配分手段48を有していて、トルク配分手段48は、アクセル操作部16の出力するアクセル開度の信号と、ブレーキ操作部17の出力する減速指令と、操舵手段15の出力する旋回指令とから、左右輪の走行用モータ6,6に与える加速・減速指令をトルク指令値として生成し、各インバータ装置22へ出力する。また、トルク配分手段48は、ブレーキ操作部17の出力する減速指令があったときに、モータ6を回生ブレーキとして機能させる制動トルク指令値と、機械式のブレーキ(図示せず)を動作させる制動トルク指令値とに配分する機能を持つ。回生ブレーキとして機能させる制動トルク指令値は、各走行用のモータ6,6に与える加速・減速指令のトルク指令値に反映させる。アクセル操作部16およびブレーキ操作部17は、それぞれアクセルぺダルおよびブレーキペダル等のペダルと、そのペダルを動作量を検出するセンサとでなる。操舵手段15は、ステアリングホイールとその回転角度を検出するセンサとでなる。バッテリ19は、モータ6の駆動、および車両全体の電気系統の電源として用いられる。   The ECU 21 has torque distribution means 48, which distributes the accelerator opening signal output from the accelerator operation section 16, the deceleration command output from the brake operation section 17, and the steering means 15. From the turning command, an acceleration / deceleration command to be given to the left and right wheel traveling motors 6, 6 is generated as a torque command value and is output to each inverter device 22. Further, the torque distribution means 48, when receiving a deceleration command output from the brake operation unit 17, a braking torque command value for causing the motor 6 to function as a regenerative brake and a braking for operating a mechanical brake (not shown). It has a function to distribute to torque command value. The braking torque command value that functions as a regenerative brake is reflected in the torque command value of the acceleration / deceleration command that is given to each traveling motor 6, 6. The accelerator operation unit 16 and the brake operation unit 17 are each composed of a pedal such as an accelerator pedal and a brake pedal, and a sensor that detects an operation amount of the pedal. The steering means 15 includes a steering wheel and a sensor that detects a rotation angle thereof. The battery 19 is used as a drive for the motor 6 and as a power source for the electrical system of the entire vehicle.

図2に示すように、インバータ装置22は、各モータ6に対して設けられた電力変換回路部であるパワー回路部28と、このパワー回路部28を制御するモータコントロール部29とで構成される。モータコントロール部29は、このモータコントロール部29が持つインホイールモータ装置8に関する各検出値や制御値等の情報をECU21に出力する機能を有する。
パワー回路部28は、バッテリ19(図1)の直流電力をモータ6の駆動に用いる3相の交流電力に変換するインバータ31と、このインバータ31を制御する手段であるPWMドライバ32とで構成される。
As shown in FIG. 2, the inverter device 22 includes a power circuit unit 28 that is a power conversion circuit unit provided for each motor 6, and a motor control unit 29 that controls the power circuit unit 28. . The motor control unit 29 has a function of outputting information such as detection values and control values relating to the in-wheel motor device 8 included in the motor control unit 29 to the ECU 21.
The power circuit unit 28 includes an inverter 31 that converts DC power of the battery 19 (FIG. 1) into three-phase AC power that is used to drive the motor 6, and a PWM driver 32 that is a means for controlling the inverter 31. The

図3において、モータ6は、3相の同期モータ、例えばIPM型(埋込磁石型)同期モータ等からなる。インバータ31は、半導体スイッチング素子である複数の駆動素子31aで構成され、モータ6の3相(U,V,W相)の各相の駆動電流をパルス波形で出力する。PWMドライバ32は、入力された電流指令をパルス幅変調し、前記各駆動素子31aにオンオフ指令を与える。上記パルス幅変調は、例えば図4に示すように正弦波駆動する電流出力が得られるように行う。図3において、パワー回路部28の弱電回路部であるPWMドライバ32と前記モータコントロール部29とで、インバータ装置22における弱電回路部分である演算部33が構成される。演算部33は、コンピュータとこれに実行されるプログラム、および電子回路により構成される。インバータ装置22には、この他に、バッテリ19とインバータ31間に並列に介在させた平滑コンデンサによる平滑部33が設けられている。   In FIG. 3, the motor 6 comprises a three-phase synchronous motor, for example, an IPM type (embedded magnet type) synchronous motor. The inverter 31 includes a plurality of drive elements 31a that are semiconductor switching elements, and outputs a drive current of each phase of the three phases (U, V, W phase) of the motor 6 in a pulse waveform. The PWM driver 32 performs pulse width modulation on the input current command and gives an on / off command to each of the drive elements 31a. The pulse width modulation is performed so as to obtain a current output driven by a sine wave as shown in FIG. In FIG. 3, the PWM driver 32 that is a weak electric circuit portion of the power circuit portion 28 and the motor control unit 29 constitute an arithmetic unit 33 that is a weak electric circuit portion in the inverter device 22. The calculation unit 33 includes a computer, a program executed on the computer, and an electronic circuit. In addition to this, the inverter device 22 is provided with a smoothing unit 33 using a smoothing capacitor interposed between the battery 19 and the inverter 31 in parallel.

モータ6には、モータロータの角度を検出するモータ角度検出器36が設けられている。モータロータ角度検出器36は、レゾルバ等の高精度の検出器が用いられる。また、図2に示すように、車輪用軸受4またはこの車輪用軸受4を支持するナックル(図示せず)等の支持部材に、車輪2の回転を検出する車輪回転数検出器24が設けられている。車輪回転数検出器24は、アンチロックブレーキシステム(図示せず)に用いられるため、ABSセンサと呼ぶ場合がある。車輪回転数検出器24は、モータロータ角度検出器36に比べて分解能の低い検出器である。   The motor 6 is provided with a motor angle detector 36 that detects the angle of the motor rotor. As the motor rotor angle detector 36, a highly accurate detector such as a resolver is used. As shown in FIG. 2, a wheel rotation number detector 24 that detects the rotation of the wheel 2 is provided on a support member such as a wheel bearing 4 or a knuckle (not shown) that supports the wheel bearing 4. ing. The wheel speed detector 24 is sometimes used as an ABS sensor because it is used in an antilock brake system (not shown). The wheel rotational speed detector 24 is a detector having a lower resolution than the motor rotor angle detector 36.

図2,図3におけるインバータ装置22のモータコントロール部29は、図5に示す構成とされている。モータコントロール部29は、モータ6に設けられたモータ角度検出器36の角度検出値に従い、磁極位置に応じた制御を行う基本駆動制御部38を有しており、モータコントロール部29はベクトル制御を行う。ベクトル制御は、トルク電流と磁束電流とに分け、各々を独立に制御することで、高速応答および高精度制御を実現する制御方式である。図6は、図5から基本駆動制御部38を抽出して他を省略した図である。   The motor control unit 29 of the inverter device 22 in FIGS. 2 and 3 is configured as shown in FIG. The motor control unit 29 has a basic drive control unit 38 that performs control according to the magnetic pole position in accordance with the angle detection value of the motor angle detector 36 provided in the motor 6, and the motor control unit 29 performs vector control. Do. Vector control is a control system that realizes high-speed response and high-precision control by dividing torque current and magnetic flux current and controlling them independently. FIG. 6 is a diagram in which the basic drive control unit 38 is extracted from FIG. 5 and others are omitted.

図6において、基本駆動制御部38は、電流指令演算部39、トルク電流制御部40、磁束電流制御部41、αβ座標変換部42、2相/3相座標変換部43、検出側の3相/2相座標変換部44、および回転座標変換部45を有する。   In FIG. 6, the basic drive control unit 38 includes a current command calculation unit 39, a torque current control unit 40, a magnetic flux current control unit 41, an αβ coordinate conversion unit 42, a two-phase / three-phase coordinate conversion unit 43, and a three-phase on the detection side. A / 2-phase coordinate conversion unit 44 and a rotation coordinate conversion unit 45 are included.

電流指令演算部39は、同図中に内部構成をブロックで示すように、トルク電流指令部39aおよび磁束電流設定部39bを有する。トルク電流指令部39aは、上位制御手段から与えられたトルク指令値に従い、トルク電流の指令値Iqrefを出力する手段である。上位制御手段は、ECU21であり、図1のようにECU21がトルク配分手段48を有する場合は、トルク配分手段48である。この上位制御手段から与えられるトルク指令は、アクセル開度およびブレーキの制動指令等により演算されるトルク指令値である。磁束電流設定部39bは、磁束電流の定められた指令値Idrefを出力する手段である。磁束電流の指令値Idrefは、モータ6の特性等に応じて適宜設定されるが、通常は「0」とされる。トルク電流は、以下「q軸電流」と称す。また、磁束電流は、以下「d軸電流」と称す。電圧についても、トルク電圧は「q軸電圧」と、磁束電圧は「d軸電圧」と称す。なお、q軸とはモータ回転方向の軸であり、d軸はq軸に直交する方向の軸である。磁束電流は励磁電流とも呼ばれる。   The current command calculation unit 39 includes a torque current command unit 39a and a magnetic flux current setting unit 39b, as shown in the block diagram in FIG. The torque current command unit 39a is a means for outputting a torque current command value Iqref in accordance with a torque command value given from the host control means. The host control means is the ECU 21, and when the ECU 21 has the torque distribution means 48 as shown in FIG. The torque command given from the host control means is a torque command value calculated from the accelerator opening, the braking command of the brake, and the like. The magnetic flux current setting unit 39b is a means for outputting a command value Idref in which the magnetic flux current is determined. The command value Idref of the magnetic flux current is appropriately set according to the characteristics of the motor 6 and is normally set to “0”. The torque current is hereinafter referred to as “q-axis current”. The magnetic flux current is hereinafter referred to as “d-axis current”. Regarding the voltage, the torque voltage is referred to as “q-axis voltage”, and the magnetic flux voltage is referred to as “d-axis voltage”. The q axis is an axis in the motor rotation direction, and the d axis is an axis perpendicular to the q axis. The magnetic flux current is also called an exciting current.

トルク電流制御部40は、電流指令演算部39から与えられるq軸電流指令値Iqrefに対して、モータ6の駆動電流を検出する電流検出手段35の検出値から、3相/2相座標変換部44および回転座標変換部45を介して得られるq軸電流検出値Iqが追随するように制御する手段であり、出力としてq軸電圧指令値Vqを出力する。
トルク電流制御部40は、q軸電流検出値Iqを減算する減算部40bと、減算部40bの出力に対して定められた演算処理を行う演算処理部40aとでなる。演算処理部40aは、この例では比例積分処理を行う。
The torque current control unit 40 is a three-phase / two-phase coordinate conversion unit based on the detection value of the current detection unit 35 that detects the drive current of the motor 6 with respect to the q-axis current command value Iqref given from the current command calculation unit 39. 44 and a means for controlling the q-axis current detection value Iq obtained via the rotation coordinate conversion unit 45 to follow, and outputs a q-axis voltage command value Vq as an output.
The torque current control unit 40 includes a subtraction unit 40b that subtracts the q-axis current detection value Iq, and an arithmetic processing unit 40a that performs a predetermined arithmetic process on the output of the subtraction unit 40b. In this example, the arithmetic processing unit 40a performs a proportional integration process.

磁束電流制御部41は、電流指令演算部39から与えられるd軸電流指令値Idrefに対して、モータ6の駆動電流を検出する電流検出手段35の検出値から、3相/2相座標変換部44および回転座標変換部45を介して得られるd軸電流検出値Idが追随するように制御する手段であり、出力としてd軸電圧指令値Vdを出力する。
磁束電流制御部41aは、d軸電流検出値Idを減算する減算部41bと、減算部41bの出力に対して定められた演算処理を行う演算処理部41aとなる。演算処理部41aは、この例では比例積分処理を行う。
The magnetic flux current control unit 41 is a three-phase / two-phase coordinate conversion unit based on the detection value of the current detection unit 35 that detects the drive current of the motor 6 with respect to the d-axis current command value Idref given from the current command calculation unit 39. 44 and a means for controlling the d-axis current detection value Id obtained via the rotation coordinate conversion unit 45 to follow, and outputs a d-axis voltage command value Vd as an output.
The magnetic flux current control unit 41a is a subtraction unit 41b that subtracts the d-axis current detection value Id, and an arithmetic processing unit 41a that performs a predetermined arithmetic process on the output of the subtraction unit 41b. In this example, the arithmetic processing unit 41a performs a proportional integration process.

前記3相/2相座標変換部44は、モータ6のU相,V相,W相を流れる電流のうち、2つ、または3つの相の電流、例えばU相の電流Iuと、V相の電流Ivの検出値を、静止直交2相座標成分の実電流(α軸上の実電流、およびβ軸上の実電流)の検出値Iα,Iβに変換する手段である。
回転座標変換部45は、モータ角度検出器36で検出されたモータロータ角度θaに基づき、前記静止直交2相座標成分の実電流の検出値Iα,Iβを、q ,d軸上の検出値Iq ,Id に変換する手段である。
The three-phase / two-phase coordinate conversion unit 44 includes two or three phase currents of the current flowing through the U phase, V phase, and W phase of the motor 6, for example, the U phase current Iu and the V phase current. This is means for converting the detected value of the current Iv into the detected values Iα and Iβ of the actual current (actual current on the α axis and actual current on the β axis) of the stationary quadrature two-phase coordinate component.
Based on the motor rotor angle θa detected by the motor angle detector 36, the rotational coordinate conversion unit 45 converts the detected values Iα and Iβ of the static quadrature two-phase coordinate component into the detected values Iq, It is a means for converting to Id.

αβ座標変換部42は、q軸電圧指令値Vq およびd軸電圧指令値Vd を、モータ角度検出器36で検出されたモータロータ角度θ、つまりモータロータ位相に基づき、固定2相座標成分の実電圧の指令値Vα,Vβに変換する手段である。
2相/3相変換部43は、αβ座標変換部42の出力する実電圧の指令値Vα,Vβを、モータ6のU相,V相,W相を制御する3相交流の電圧指令値Vu,Vv,Vwに変換する手段である。
The αβ coordinate converter 42 converts the q-axis voltage command value Vq and the d-axis voltage command value Vd into the real voltage of the fixed two-phase coordinate component based on the motor rotor angle θ detected by the motor angle detector 36, that is, the motor rotor phase. It is means for converting into command values Vα and Vβ.
The two-phase / three-phase converter 43 uses the actual voltage command values Vα and Vβ output from the αβ coordinate converter 42 as the three-phase AC voltage command values Vu for controlling the U phase, V phase, and W phase of the motor 6. , Vv, Vw.

パワー回路部28は、上記のようにして基本駆動制御部38の2相/3相変換部43から出力される電圧指令値Vu,Vv,Vwを電力変換してモータ駆動電流Iu,Iv,Iwを出力する。   The power circuit section 28 converts the voltage command values Vu, Vv, and Vw output from the two-phase / three-phase conversion section 43 of the basic drive control section 38 as described above to convert the motor drive currents Iu, Iv, Iw. Is output.

この実施形態は、上記構成の基本駆動制御部38を備えたモータ駆動装置20において、図5のように、車輪速度対応モータ角度推測手段46と、センサ故障判別センサ切替部47とを設けたものである。
車輪速度対応モータ角度推測手段46は、モータ6で駆動される車輪の回転速度を検出する車輪回転数検出器24の検出信号から、モータロータの角度を推測する手段である。
センサ故障判別センサ切替部47は、モータ角度検出器36の故障を判別するセンサ故障判別手段48と、このセンサ故障判別手段48が故障と判別した場合に、前記基本駆動制御部38による制御を、モータ角度検出器36による角度検出値に代えて、車輪速度対応モータ角度推測手段46の出力するモータロータ角度を用いて行わせるセンサ切替え手段49とでなる。
In this embodiment, the motor drive device 20 including the basic drive control unit 38 having the above-described configuration is provided with a wheel speed corresponding motor angle estimation means 46 and a sensor failure determination sensor switching unit 47 as shown in FIG. It is.
The wheel speed corresponding motor angle estimating means 46 is a means for estimating the angle of the motor rotor from the detection signal of the wheel rotation number detector 24 that detects the rotation speed of the wheel driven by the motor 6.
The sensor failure determination sensor switching unit 47 includes a sensor failure determination unit 48 for determining a failure of the motor angle detector 36, and the control by the basic drive control unit 38 when the sensor failure determination unit 48 determines a failure. Instead of the detected angle value by the motor angle detector 36, a sensor switching means 49 is provided which performs the motor rotor angle output from the wheel speed corresponding motor angle estimating means 46.

センサ故障判別手段48は、例えば、一定時間におけるモータ角度検出器36の角度検出値の変化量から、故障か否かを判断するものとされる。一定時間におけるモータ角度検出器36の角度検出値の変化量は、ある程度定まった範囲にあるため、変化量が極端に大きくなった場合は、モータ角度検出器36の故障と考えられる。したがって、適宜の閾値や範囲を設定し、上記変化量が閾値や範囲を超えた場合に故障と判定しても良い。前記「一定時間」は、適宜設計すれば良い。
センサ故障判別手段48は、この他に、モータ電流指令Vα,Vβ(Iqref,Idref)とモータ電流Iα,Iβ(Iq,Id)の差から、異常か否かを判断するものであっても良い。比較するモータ電流指令は、例えばαβ座標変換部42による実電圧の電圧値に変換した指令Vα,Vβであっても、また電流指令演算部39から出力されるモータ電流指令Iqref,Idrefであっても良い。また、比較するモータ電流は、検出された電流値を実電流に座標変換したモータ電流Iα,Iβとされ、あるいはモータ電流指令と同じq軸電流およびd軸電流に座標変換した値である。モータ電流指令と実際に流れた電流であるモータ電流検出値との差は、ある程度定まった範囲にあるため、これも、適宜の閾値等を設定し、前記の差が閾値を超えた場合に故障と判定しても良い。この場合、アクセル動作を監視し、アクセル動作によってモータ電流指令Iqref,Idrefが大きく変化する場合を判別してもよい。
センサ故障判別手段48は、さらに、上記角度検出値の変化量と、モータ電流指令Vα,Vβ(Iqref,Idref)とモータ電流Iα,Iβ(Iq,Id)の差との両方から判断するものであっても良い。両方を用いて判別するようにすると、前記各閾値を小さく設定しても、確実な故障判別が行えて、早期の故障判別が行える。
For example, the sensor failure determination means 48 determines whether or not there is a failure from the amount of change in the detected angle value of the motor angle detector 36 over a certain period of time. Since the amount of change in the detected angle value of the motor angle detector 36 in a certain time is in a certain range, if the amount of change becomes extremely large, it is considered that the motor angle detector 36 has failed. Therefore, an appropriate threshold value or range may be set, and a failure may be determined when the amount of change exceeds the threshold value or range. The “certain time” may be designed as appropriate.
In addition to this, the sensor failure determination means 48 may determine whether there is an abnormality from the difference between the motor current commands Vα, Vβ (Iqref, Idref) and the motor currents Iα, Iβ (Iq, Id). . The motor current commands to be compared are, for example, the commands Vα and Vβ converted into the actual voltage values by the αβ coordinate conversion unit 42, or the motor current commands Iqref and Idref output from the current command calculation unit 39. Also good. The motor currents to be compared are motor currents Iα and Iβ obtained by coordinate conversion of the detected current values into actual currents, or values obtained by coordinate conversion into the same q-axis current and d-axis current as the motor current command. Since the difference between the motor current command and the motor current detection value that is the current that has actually flowed is within a certain range, this also sets an appropriate threshold value, etc., and if the above difference exceeds the threshold value, a failure occurs. May be determined. In this case, the accelerator operation may be monitored, and the case where the motor current commands Iqref and Idref change greatly due to the accelerator operation may be determined.
The sensor failure determination means 48 further determines from both the amount of change in the detected angle value and the difference between the motor current commands Vα, Vβ (Iqref, Idref) and the motor currents Iα, Iβ (Iq, Id). There may be. If both are used for discrimination, even if each of the threshold values is set small, reliable failure discrimination can be performed and early failure discrimination can be performed.

センサ切替え手段49は、センサ故障判別手段48が故障と判別した場合に、モータ角度検出器36の検出値に代えて、車輪速度対応モータ角度推測手段46から出力されるモータロータ角度の推定値を、電流指令演算部39、αβ座標変換部42および回転座標変換部45に入力する。   The sensor switching means 49 replaces the detected value of the motor angle detector 36 with the estimated value of the motor rotor angle output from the wheel speed corresponding motor angle estimating means 46 when the sensor failure determining means 48 determines that there is a failure. The current command calculation unit 39, the αβ coordinate conversion unit 42, and the rotation coordinate conversion unit 45 are input.

車輪速度対応モータ角度推測手段46は、具体的には、例えば次の構成とされる。車輪回転数検出器24が、車輪の回転に応じて発生したパルスの間隔を演算して車輪の回転速度を検出するものである場合、つまり相対的な角度変化のみ検出可能なものである場合を説明する。この場合、車輪速度対応モータ角度推測手段46は、モータ回転時にモータロータ角度検出器36の角度検出値θと車輪回転数検出器24の検出信号とを比較して車輪回転数検出器24の検出信号に対するモータロータの磁極位置を割り出し、センサ切替え手段により車輪速度対応モータ角度推測手段48の出力するモータロータ角度を用いるように切替えられたときに、車輪回転数検出器24の検出信号からモータロータの角度を推測する。   Specifically, the wheel speed corresponding motor angle estimating means 46 has the following configuration, for example. The case where the wheel rotation number detector 24 detects the rotation speed of the wheel by calculating the interval of pulses generated according to the rotation of the wheel, that is, the case where only the relative angle change can be detected. explain. In this case, the wheel speed corresponding motor angle estimation means 46 compares the angle detection value θ of the motor rotor angle detector 36 with the detection signal of the wheel rotation number detector 24 when the motor rotates, and the detection signal of the wheel rotation number detector 24. The magnetic rotor position of the motor rotor is determined, and the angle of the motor rotor is estimated from the detection signal of the wheel rotational speed detector 24 when the sensor switching means is switched to use the motor rotor angle output from the wheel speed corresponding motor angle estimating means 48. To do.

より具体的には、車輪速度対応モータ角度推測手段46は、センサ故障判別手段48が正常と判別している間に、モータロータ角度検出器24の角度検出値を基に、車輪回転数検出器24の検出信号に対する磁極位置を割り出してこれら車輪回転数と磁極位置の相関、つまり位置関係を記憶する記憶部46aを有する。この記憶部46aは、電源がオフ状態でも記憶を維持できるものとする。また、記憶部46aを有した構成では、電源がオフの状態で外的要因によって車輪が回転させられた場合においても磁極位置を把握できるようにモータロータ角度検出器24と車輪速度対応モータ角度推測手段46は、電源オフ時でも車輪の回転を感知すると動作を開始する構成が望ましい。   More specifically, the wheel speed corresponding motor angle estimation means 46 is based on the detected angle value of the motor rotor angle detector 24 while the sensor failure determination means 48 determines normal. The storage unit 46a stores the correlation between the wheel rotational speed and the magnetic pole position, that is, the positional relationship. The storage unit 46a can maintain the memory even when the power is off. Further, in the configuration having the storage unit 46a, the motor rotor angle detector 24 and the wheel speed corresponding motor angle estimation means so that the magnetic pole position can be grasped even when the wheel is rotated by an external factor in the power off state. 46 is preferably configured to start operation when wheel rotation is sensed even when the power is off.

車輪速度対応モータ角度推測手段46は、比較部46cを有していて(図では車輪速度対応モータ角度推測手段46とは別にブロックで示してある)、センサ故障判別手段48が正常と判別している間に、車輪速度対応モータ角度推測手段46の推定したモータロータ角度推測値は、モータロータ角度検出器36のモータロータの検出値と比較部46cによって比較される。車輪速度対応モータ角度推測手段46は、上記の比較結果によって、車輪回転数検出器24の検出する車輪回転数と磁極位置の相関を補正し、その補正した相関を、記憶部46aに記憶する。   The wheel speed corresponding motor angle estimating means 46 has a comparison part 46c (in the figure, shown as a block separately from the wheel speed corresponding motor angle estimating means 46), and the sensor failure determining means 48 determines that it is normal. Meanwhile, the estimated motor rotor angle estimated by the wheel speed corresponding motor angle estimating means 46 is compared with the detected value of the motor rotor of the motor rotor angle detector 36 by the comparison unit 46c. The wheel speed corresponding motor angle estimating means 46 corrects the correlation between the wheel rotational speed detected by the wheel rotational speed detector 24 and the magnetic pole position based on the comparison result, and stores the corrected correlation in the storage unit 46a.

車輪速度対応モータ角度推測手段46は、より具体的には逓倍処理部46bを有し、これにより、車輪回転数検出器24の出力するパルス(図7(A))を逓倍して、逓倍パルス(図7(B))を生成し、モータロータの角度の推測を行うものとされる。なお、車輪回転数検出器24は、前述のように車輪の回転に応じて発生したパルスの間隔を演算して車輪の回転速度を検出するものである。   More specifically, the wheel speed corresponding motor angle estimation means 46 has a multiplication processing unit 46b, which multiplies the pulse (FIG. 7A) output from the wheel rotational speed detector 24 to give a multiplication pulse. (FIG. 7B) is generated and the angle of the motor rotor is estimated. The wheel rotational speed detector 24 calculates the interval of pulses generated according to the rotation of the wheel as described above and detects the rotational speed of the wheel.

車輪回転数検出器24が、車輪の回転に応じて発生したパルスの間隔を演算して車輪の回転速度を検出するものである場合は、車輪速度対応モータ角度推測手段24は、逓倍処理部46bを設ける代わりに、車輪回転数検出器24の出力するパルス間の時間を計測してモータロータの角度の推測を行うものとし、精度良くモータロータ角度を検出するものとしても良い。   When the wheel rotational speed detector 24 detects the rotational speed of the wheel by calculating the interval of the pulses generated according to the rotation of the wheel, the wheel speed corresponding motor angle estimating means 24 includes the multiplication processing unit 46b. The angle of the motor rotor may be estimated by measuring the time between pulses output from the wheel rotational speed detector 24, and the motor rotor angle may be detected with high accuracy.

上記構成のモータ駆動装置20によると、通常では図6に示すように、モータ角度検出器36の角度検出値に従い、磁極位置に応じた制御が基本駆動制御部38により行われ、効率の良いモータ駆動が行われる。モータ角度検出器36の故障は、センサ故障判別手段48により監視され、判別される。センサ故障判別手段48による故障の判別は、モータ角度検出器36の配線系を含めて行うようにしても、モータ角度検出器36のみにつき行うようにしても良い。   According to the motor drive device 20 having the above configuration, as shown in FIG. 6, normally, the basic drive control unit 38 performs the control according to the magnetic pole position in accordance with the angle detection value of the motor angle detector 36, and the motor with high efficiency. Driving is performed. The failure of the motor angle detector 36 is monitored and determined by the sensor failure determination means 48. The failure determination by the sensor failure determination means 48 may be performed including the wiring system of the motor angle detector 36 or may be performed only for the motor angle detector 36.

センサ故障判別手段48により故障と判別されると、センサ切替え手段49は、基本駆動制御部38による制御を、モータ角度検出器36による角度検出値に代えて、車輪速度対応モータ角度推測手段46の出力するモータロータ角度を用いて行わせる(図8)。すなわち、図5において、車輪速度対応モータ角度推測手段46の推定したモータロータ角度を、電流指令演算部39、αβ座標変換部42および回転座標変換部45に入力する。そのため、モータ角度検出器36に故障が生じても、基本駆動制御部38を用いた磁極位置に応じた制御を行うことができる。   If the sensor failure determination means 48 determines that a failure has occurred, the sensor switching means 49 replaces the control by the basic drive control unit 38 with the detected angle value by the motor angle detector 36 and the wheel speed corresponding motor angle estimation means 46. The motor rotor angle to be output is used (FIG. 8). That is, in FIG. 5, the motor rotor angle estimated by the wheel speed corresponding motor angle estimating means 46 is input to the current command calculating unit 39, the αβ coordinate converting unit 42 and the rotating coordinate converting unit 45. Therefore, even if a failure occurs in the motor angle detector 36, control according to the magnetic pole position using the basic drive control unit 38 can be performed.

そのため、各車輪2を個別に駆動するモータ6を備えたインホイールモータ形式等の電気自動車において、走行中にモータ角度検出器36の故障が生じても、トルクバランスの崩れを回避し、スリップやスキッドの発生を防止することができる。車輪速度対応モータ角度推測手段46の出力するモータロータ角度は、モータ角度検出器36による角度検出値に比べて、精度や信頼性が十分でない場合があるが、修理工場等の車両の修理場所や、道路脇の安全な退避場所等への自力走行が可能となる。   Therefore, in an electric vehicle such as an in-wheel motor type equipped with a motor 6 that individually drives each wheel 2, even if the motor angle detector 36 fails during traveling, the torque balance is prevented from being lost, slipping, Skid generation can be prevented. The motor rotor angle output from the wheel speed corresponding motor angle estimation means 46 may not be sufficiently accurate or reliable as compared to the angle detection value by the motor angle detector 36, but the vehicle repair location such as a repair shop, It is possible to run on its own to a safe evacuation site beside the road.

車輪速度対応モータ角度推測手段46は、車輪回転数検出器24の検出信号を用いるが、車輪回転数検出器24は、アンチロックブレーキシステムや姿勢制御システムの制御等に用いるために、一般的に車両に備えられているため、その車輪回転数検出器24を利用すれば良く、新たにセンサ類を追加する必要がない。そのため、センサ類を追加することなく、モータ角度検出器36に故障が生じた場合のモータ駆動が行える。   The wheel speed corresponding motor angle estimation means 46 uses the detection signal of the wheel speed detector 24. The wheel speed detector 24 is generally used for controlling an anti-lock brake system or an attitude control system. Since it is provided in the vehicle, the wheel rotational speed detector 24 may be used, and there is no need to newly add sensors. Therefore, it is possible to drive the motor when a failure occurs in the motor angle detector 36 without adding sensors.

前記モータ6は、この実施形態では、減速機7を有するインホイールモータ装置8を構成しているが、減速機7を介在させる場合、モータ6が高速回転となるため、車輪速度対応モータ角度推測手段46によるモータロータ角度の推測値を用いて制御することが、より効果的となる。また、前記減速機7がサイクロイド減速機である場合、円滑な動作で高減速比が得られるが、高減速比のため、モータ6がより高速回転となる。そのため、車輪速度対応モータ角度推測手段46によるモータロータ角度の推測値を用いて制御することが、より効果的となる。   In this embodiment, the motor 6 constitutes an in-wheel motor device 8 having a speed reducer 7. However, when the speed reducer 7 is interposed, the motor 6 rotates at a high speed, so that the motor angle estimation for wheel speed is performed. Control using the estimated value of the motor rotor angle by the means 46 becomes more effective. Further, when the speed reducer 7 is a cycloid speed reducer, a high speed reduction ratio can be obtained with a smooth operation, but the motor 6 rotates at a higher speed because of the high speed reduction ratio. Therefore, it becomes more effective to control using the estimated value of the motor rotor angle by the wheel speed corresponding motor angle estimating means 46.

また、車輪速度対応モータ角度推測手段46は、車輪回転数検出器24の出力信号が相対角度出力の場合、正常時のモータロータ角度検出器36の信号を基に、ロータ磁極位置(すなわち磁極基準位置)を割り出しておくようにしたため(図8(B))、走行中において、モータロータ角度検出器36の故障時に切り替えて車輪回転数検出器24の出力信号をモータロータ角度の推定に用いることができる。   Further, when the output signal of the wheel speed detector 24 is a relative angle output, the wheel speed corresponding motor angle estimation means 46 determines the rotor magnetic pole position (that is, the magnetic pole reference position) based on the signal of the motor rotor angle detector 36 at the normal time. ) Is determined (FIG. 8B), so that the motor rotor angle detector 36 can be switched during failure while the output signal of the wheel rotational speed detector 24 is used to estimate the motor rotor angle.

また、車輪速度対応モータ角度推測手段46は、センサ故障判別手段49が正常と判別している間に、モータロータ角度検出器24の角度検出値を基に、車輪回転数検出器24の検出信号に対する磁極位置を割り出してこれら車輪回転数と磁極位置の相関を記憶する記憶部46bを有するため、電源再投入後でも始動することができる。すなわち、モータ6が同期モータ等である場合、モータロータの角度が検出できないと回転を開始させることができないが、記憶部46bで車輪回転数検出器24の検出信号に対する磁極位置の相関、つまり位置関係を記憶しておくことで、電源再投入後でも始動することができる。また、記憶部46aを有した構成では、電源がオフの状態で外的要因によって車輪が回転させられた場合においても磁極位置を把握できるようにモータロータ角度検出器24と車輪速度対応モータ角度推測手段46は、電源オフ時でも車輪の回転を感知すると動作を開始する構成が望ましい。   Further, the wheel speed corresponding motor angle estimating means 46 responds to the detection signal of the wheel rotational speed detector 24 based on the detected angle value of the motor rotor angle detector 24 while the sensor failure determining means 49 determines normal. Since the storage unit 46b for determining the magnetic pole position and storing the correlation between the wheel rotation speed and the magnetic pole position is provided, it can be started even after the power is turned on again. That is, when the motor 6 is a synchronous motor or the like, the rotation cannot be started unless the angle of the motor rotor can be detected, but the correlation of the magnetic pole position with respect to the detection signal of the wheel speed detector 24 in the storage unit 46b, that is, the positional relationship. Can be started even after the power is turned on again. Further, in the configuration having the storage unit 46a, the motor rotor angle detector 24 and the wheel speed corresponding motor angle estimation means so that the magnetic pole position can be grasped even when the wheel is rotated by an external factor in the power off state. 46 is preferably configured to start operation when wheel rotation is sensed even when the power is off.

この実施形態では、逓倍処理部46bを有していて、車輪速度対応モータ角度推測手段46は、車輪回転数検出器24の出力するパルスを逓倍してモータロータの角度の推測を行うものとしているため、車輪速度対応モータ角度推測手段46によっても高い分解能が得られる。車輪回転数検出器24は、アンチロックズレーキシステム等に使用されるものであるため、一般的に高い分解能は必要でなく、モータロータ角度検出器36に比べて分解能が低いものが使用される。しかし、車輪回転数検出器24が、パルスの間隔を演算して車輪の回転速度を検出するものである場合、パルスを逓倍することで、検出角度の分解能を向上させることができ、例えばレゾルバ等からなるモータロータ角度検出器36と同等の分解能とすることができる。   In this embodiment, since it has the multiplication processing part 46b, the wheel speed corresponding | compatible motor angle estimation means 46 multiplies the pulse which the wheel rotation speed detector 24 outputs, and estimates the angle of a motor rotor. Also, high resolution can be obtained by the wheel speed corresponding motor angle estimating means 46. Since the wheel rotational speed detector 24 is used for an anti-lock rake system or the like, generally, a high resolution is not necessary, and one having a lower resolution than the motor rotor angle detector 36 is used. However, when the wheel rotational speed detector 24 calculates the pulse interval and detects the rotational speed of the wheel, the detection angle resolution can be improved by multiplying the pulse, for example, a resolver or the like. The same resolution as that of the motor rotor angle detector 36 can be achieved.

車輪回転数検出器24が、車輪の回転に応じて発生したパルスの間隔を演算して車輪の回転速度を検出するものである場合は、車輪速度対応モータ角度推測手段46は、逓倍処理部46bを設ける代わりに、車輪回転数検出器24の出力するパルス間の時間を計測してモータロータの角度の推測を行うものとし、これにより精度良く角度を演算するようにしても良い。図7(C)はその様子の一例を示しており、ベクトル演算のタイミング毎にパルス立ち下がりからの時間ΔTを計測することで、角度を精度よく演算することができる。なお、ベクトル演算のタイミングはパルス間に数十から数百回ある。例えば、1回前のパルス間隔から角速度を推定しておけば、パルスのエッジからの時間を測定することで、パルス間のロータ絶対角度を推定できる。ベクトル演算タイミングは、点線のタイミングである。   When the wheel rotational speed detector 24 detects the rotational speed of the wheel by calculating the interval of the pulses generated according to the rotation of the wheel, the wheel speed corresponding motor angle estimating means 46 includes the multiplication processing unit 46b. The angle of the motor rotor may be estimated by measuring the time between pulses output from the wheel rotational speed detector 24, and the angle may be calculated with high accuracy. FIG. 7C shows an example of such a situation, and the angle can be calculated with high accuracy by measuring the time ΔT from the falling edge of the pulse every vector calculation timing. Note that the timing of vector calculation is several tens to several hundreds between pulses. For example, if the angular velocity is estimated from the previous pulse interval, the rotor absolute angle between pulses can be estimated by measuring the time from the edge of the pulse. The vector calculation timing is a dotted line timing.

なお、上記実施形態において、センサ故障判別手段48により故障と判別され、車輪速度対応モータ角度推測手段46を用いるようにした場合、その旨をECU21に報告する手段(図示せず)を設けることが好ましい。また、ECU21は、モータ角度検出器36が故障して車輪速度対応モータ角度推測手段46を用いている旨を運転車に知らせる情報を、コンソールの液晶表示装置やランプ(図示せず)等で知らせるようにすることが好ましい。   In the above embodiment, when it is determined that the failure is detected by the sensor failure determining means 48 and the wheel speed corresponding motor angle estimating means 46 is used, a means (not shown) for reporting the fact to the ECU 21 may be provided. preferable. The ECU 21 also informs the driver of information that the motor angle detector 36 has failed and is using the wheel speed correspondence motor angle estimating means 46 by using a liquid crystal display device or a lamp (not shown) of the console. It is preferable to do so.

図9は、この発明の他の実施形態におけるモータコントール部29の構成を示す。この実施形態は、図1〜図8に示した第1の実施形態において、始動時ロータ角度割出手段102を設けたものである。始動時ロータ角度割出手段102は、センサ故障判別手段48で故障と判別された状態で、モータ停止後にモータ6を始動するときに、モータ6の逆起電圧からモータロータの角度を割り出し、その割り出した角度で基本駆動制御部38による制御を行わせる手段である。モータ6の逆起電圧は、インバータ31とモータ6間の配線に設けた電圧検出手段103により検出する。始動時ロータ角度割出手段102の割り出したモータロータの角度は、車輪速度対応モータ角度推測手段46の推定した出力およびモータ角度検出器36の検出値に代えて、電流指令演算部39、αβ座標変換部42および回転座標変換部45に入力する。同時に、始動時ロータ角度割出手段102の割り出したモータロータの角度を車輪速度対応モータ角度推測手段46に入力し、車輪回転数検出器24と磁極位置の相関を決定する。   FIG. 9 shows a configuration of a motor control unit 29 according to another embodiment of the present invention. In this embodiment, in the first embodiment shown in FIG. 1 to FIG. 8, a starting rotor angle indexing means 102 is provided. The starting rotor angle indexing means 102 determines the angle of the motor rotor from the counter electromotive voltage of the motor 6 when the motor 6 is started after the motor is stopped in a state where the failure is determined by the sensor failure determining means 48. This is means for controlling the basic drive control unit 38 at an angle. The counter electromotive voltage of the motor 6 is detected by voltage detection means 103 provided in the wiring between the inverter 31 and the motor 6. The angle of the motor rotor determined by the starting rotor angle indexing means 102 is replaced with the current command calculation unit 39, αβ coordinate conversion instead of the output estimated by the wheel speed corresponding motor angle estimating means 46 and the detected value of the motor angle detector 36. To the unit 42 and the rotation coordinate conversion unit 45. At the same time, the angle of the motor rotor determined by the starting rotor angle indexing means 102 is input to the wheel speed corresponding motor angle estimating means 46 to determine the correlation between the wheel rotational speed detector 24 and the magnetic pole position.

なお、始動時ロータ角度割出手段102の割り出した角度で基本駆動制御部38を制御するのは、始動時の定められた時間またモータ回転角度までとし、それ以降は車輪速度対応モータ角度推測手段46の推定した出力を用いる。また、ECU21には、センサ故障判別手段48で故障と判別された状態で、走行停止した後であっても、トルク配分手段48(図1)等から、各モータ6のインバータ装置2へトルク指令を与えるようにする。
また、車輪速度対応モータ角度推測手段46に前記記憶部46aを設けた場合は、始動が可能であるため、この実施形態は、第1の実施形態において記憶部46aを有しない構成とした場合に適用される。
The basic drive control unit 38 is controlled by the angle determined by the starting rotor angle indexing means 102 until a predetermined time or motor rotation angle at the time of starting, and thereafter, the motor angle estimating means corresponding to the wheel speed. 46 estimated outputs are used. Further, the ECU 21 sends a torque command to the inverter device 2 of each motor 6 from the torque distribution means 48 (FIG. 1) or the like even after the traveling is stopped in a state where the failure is determined by the sensor failure determination means 48. To give.
In addition, when the storage unit 46a is provided in the wheel speed correspondence motor angle estimation means 46, starting is possible, and therefore, this embodiment has a configuration in which the storage unit 46a is not provided in the first embodiment. Applied.

この実施形態の場合、次の利点が得られる。基本駆動制御部38は、角度検出値に従って磁極位置に応じた制御をするため、角度が不明であるとモータ6を始動させることができない。車輪速度対応モータ角度推測手段46も、停止後の起動時には用いることができない。そのため、停止した場合、直ぐにはモータ6を起動できないが、2つ以上のモータ6を有する電気自動車では、健在なモータ6を用いて一応の走行が行える。走行させると、センサ故障の生じたモータ6が車輪2の回転につられて回転する。この時のモータ6の逆起電力を検出することで、磁極位置を検出することができる。電気角の1回転で磁極位置を検出できるため、例えば、タイヤ2aが数分の1回転した時点で、逆起電力による角度検出が可能となり、モータ6を駆動させることができる。この実施形態におけるその他の構成効果、第1の実施形態と同様である。   In the case of this embodiment, the following advantages are obtained. Since the basic drive control unit 38 performs control according to the magnetic pole position according to the detected angle value, the motor 6 cannot be started if the angle is unknown. The wheel speed corresponding motor angle estimating means 46 cannot be used at the time of starting after the stop. Therefore, when the motor stops, the motor 6 cannot be started immediately, but an electric vehicle having two or more motors 6 can perform a temporary run using the healthy motors 6. When running, the motor 6 in which the sensor failure has occurred is rotated by the rotation of the wheel 2. The magnetic pole position can be detected by detecting the back electromotive force of the motor 6 at this time. Since the magnetic pole position can be detected by one rotation of the electrical angle, for example, the angle can be detected by the counter electromotive force when the tire 2a is rotated by a fraction of a revolution, and the motor 6 can be driven. Other structural effects in this embodiment are the same as those in the first embodiment.

次に、図10〜図13と共に、前記各実施形態におけるインホイールモータ装置8の具体例を示す。このインホイールモータ装置8は、車輪用軸受4とモータ6との間に減速機7を介在させ、車輪用軸受4で支持される駆動輪2のハブとモータ6の回転出力軸74とを同軸心上で連結してある。減速機7は、サイクロイド減速機であって、モータ6の回転出力軸74に同軸に連結される回転入力軸82に偏心部82a,82bを形成し、偏心部82a,82bにそれぞれ軸受85を介して曲線板84a,84bを装着し、曲線板84a,84bの偏心運動を車輪用軸受4へ回転運動として伝達する構成である。なお、この明細書において、車両に取り付けた状態で車両の車幅方向の外側寄りとなる側をアウトボード側と呼び、車両の中央寄りとなる側をインボード側と呼ぶ。   Next, a specific example of the in-wheel motor device 8 in each of the above embodiments will be shown together with FIGS. The in-wheel motor device 8 has a reduction gear 7 interposed between the wheel bearing 4 and the motor 6, and the hub of the drive wheel 2 supported by the wheel bearing 4 and the rotation output shaft 74 of the motor 6 are coaxial. It is connected in mind. The speed reducer 7 is a cycloid speed reducer, in which eccentric portions 82a and 82b are formed on a rotational input shaft 82 that is coaxially connected to a rotational output shaft 74 of the motor 6, and bearings 85 are respectively provided on the eccentric portions 82a and 82b. The curved plates 84a and 84b are mounted, and the eccentric motion of the curved plates 84a and 84b is transmitted to the wheel bearing 4 as rotational motion. In this specification, the side closer to the outer side in the vehicle width direction of the vehicle when attached to the vehicle is referred to as the outboard side, and the side closer to the center of the vehicle is referred to as the inboard side.

車輪用軸受4は、内周に複列の転走面53を形成した外方部材51と、これら各転走面53に対向する転走面54を外周に形成した内方部材52と、これら外方部材51および内方部材52の転走面53,54間に介在した複列の転動体55とで構成される。内方部材52は、駆動輪を取り付けるハブを兼用する。この車輪用軸受4は、複列のアンギュラ玉軸受とされていて、転動体55はボールからなり、各列毎に保持器56で保持されている。上記転走面53,54は断面円弧状であり、各転走面53,54は接触角が背面合わせとなるように形成されている。外方部材51と内方部材52との間の軸受空間のアウトボード側端は、シール部材57でシールされている。   The wheel bearing 4 includes an outer member 51 in which a double row rolling surface 53 is formed on the inner periphery, an inner member 52 in which a rolling surface 54 facing each of the rolling surfaces 53 is formed on the outer periphery, and these The outer member 51 and the inner member 52 are composed of double-row rolling elements 55 interposed between the rolling surfaces 53 and 54 of the inner member 52. The inner member 52 also serves as a hub for attaching the drive wheels. The wheel bearing 4 is a double-row angular ball bearing, and the rolling elements 55 are made of balls and are held by a cage 56 for each row. The rolling surfaces 53 and 54 have a circular arc cross section, and the rolling surfaces 53 and 54 are formed so that the contact angles are aligned with the back surface. An end on the outboard side of the bearing space between the outer member 51 and the inner member 52 is sealed with a seal member 57.

外方部材51は静止側軌道輪となるものであって、減速機7のアウトボード側のハウジング83bに取り付けるフランジ51aを有し、全体が一体の部品とされている。フランジ51aには、周方向の複数箇所にボルト挿通孔64が設けられている。また、ハウジング83bには,ボルト挿通孔64に対応する位置に、内周にねじが切られたボルト螺着孔94が設けられている。ボルト挿通孔94に挿通した取付ボルト65をボルト螺着孔94に螺着させることにより、外方部材51がハウジング83bに取り付けられる。   The outer member 51 is a stationary raceway, has a flange 51a attached to the housing 83b on the outboard side of the speed reducer 7, and is formed as an integral part. The flange 51a is provided with bolt insertion holes 64 at a plurality of locations in the circumferential direction. Further, the housing 83b is provided with a bolt screw hole 94 whose inner periphery is threaded at a position corresponding to the bolt insertion hole 64. The outer member 51 is attached to the housing 83b by screwing the mounting bolt 65 inserted into the bolt insertion hole 94 into the bolt screwing hole 94.

内方部材52は回転側軌道輪となるものであって、車輪取付用のハブフランジ59aを有するアウトボード側材59と、このアウトボード側材59の内周にアウトボード側が嵌合して加締めによってアウトボード側材59に一体化されたインボード側材60とでなる。これらアウトボード側材59およびインボード側材60に、前記各列の転走面54が形成されている。インボード側材60の中心には貫通孔61が設けられている。ハブフランジ59aには、周方向複数箇所にハブボルト66の圧入孔67が設けられている。アウトボード側材59のハブフランジ59aの根元部付近には、駆動輪および制動部品(図示せず)を案内する円筒状のパイロット部63がアウトボード側に突出している。このパイロット部63の内周には、前記貫通孔61のアウトボード側端を塞ぐキャップ68が取り付けられている。   The inner member 52 is a rotating raceway, and the outboard side member 59 having a hub flange 59a for wheel mounting and the outboard side member 59 are fitted to the inner periphery of the outboard side member 59. The inboard side material 60 is integrated with the outboard side material 59 by fastening. In each of the outboard side material 59 and the inboard side material 60, the rolling surface 54 of each row is formed. A through hole 61 is provided in the center of the inboard side member 60. The hub flange 59a is provided with press-fit holes 67 for hub bolts 66 at a plurality of locations in the circumferential direction. In the vicinity of the base portion of the hub flange 59a of the outboard side member 59, a cylindrical pilot portion 63 that guides driving wheels and braking components (not shown) protrudes toward the outboard side. A cap 68 that closes the outboard side end of the through hole 61 is attached to the inner periphery of the pilot portion 63.

減速機7は、上記したようにサイクロイド減速機であり、図11のように外形がなだらかな波状のトロコイド曲線で形成された2枚の曲線板84a,84bが、それぞれ軸受85を介して回転入力軸82の各偏心部82a,82bに装着してある。これら各曲線板84a,84bの偏心運動を外周側で案内する複数の外ピン86を、それぞれハウジング83bに差し渡して設け、内方部材2のインボード側材60に取り付けた複数の内ピン88を、各曲線板84a,84bの内部に設けられた複数の円形の貫通孔89に挿入状態に係合させてある。回転入力軸82は、モータ6の回転出力軸74とスプライン結合されて一体に回転する。なお、回転入力軸82はインボード側のハウジング83aと内方部材52のインボード側材60の内径面とに2つの軸受90で両持ち支持されている。   As described above, the speed reducer 7 is a cycloid speed reducer, and two curved plates 84a and 84b formed with a wavy trochoid curve having a gentle outer shape as shown in FIG. The shaft 82 is attached to each eccentric part 82a, 82b. A plurality of outer pins 86 for guiding the eccentric movements of the curved plates 84a and 84b on the outer peripheral side are provided across the housing 83b, and a plurality of inner pins 88 attached to the inboard side member 60 of the inner member 2 are provided. The curved plates 84a and 84b are engaged with a plurality of circular through holes 89 provided in the inserted state. The rotation input shaft 82 is spline-coupled with the rotation output shaft 74 of the motor 6 and rotates integrally. The rotary input shaft 82 is supported at both ends by two bearings 90 on the inboard side housing 83a and the inner diameter surface of the inboard side member 60 of the inner member 52.

モータ6の回転出力軸74が回転すると、これと一体回転する回転入力軸82に取り付けられた各曲線板84a,84bが偏心運動を行う。この各曲線板84a,84bの偏心運動が、内ピン88と貫通孔89との係合によって、内方部材52に回転運動として伝達される。回転出力軸74の回転に対して内方部材52の回転は減速されたものとなる。例えば、1段のサイクロイド減速機で1/10以上の減速比を得ることができる。   When the rotation output shaft 74 of the motor 6 rotates, the curved plates 84a and 84b attached to the rotation input shaft 82 that rotates integrally therewith perform an eccentric motion. The eccentric motions of the curved plates 84 a and 84 b are transmitted to the inner member 52 as rotational motion by the engagement of the inner pins 88 and the through holes 89. The rotation of the inner member 52 is decelerated with respect to the rotation of the rotation output shaft 74. For example, a reduction ratio of 1/10 or more can be obtained with a single-stage cycloid reducer.

前記2枚の曲線板84a,84bは、互いに偏心運動が打ち消されるように180°位相をずらして回転入力軸82の各偏心部82a,82bに装着され、各偏心部82a,82bの両側には、各曲線板84a,84bの偏心運動による振動を打ち消すように、各偏心部82a,82bの偏心方向と逆方向へ偏心させたカウンターウエイト91が装着されている。   The two curved plates 84a and 84b are attached to the eccentric portions 82a and 82b of the rotary input shaft 82 so as to cancel out the eccentric motion with respect to each other. A counterweight 91 that is eccentric in the direction opposite to the eccentric direction of the eccentric portions 82a and 82b is mounted so as to cancel the vibration caused by the eccentric movement of the curved plates 84a and 84b.

図12に拡大して示すように、前記各外ピン86と内ピン88には軸受92,93が装着され、これらの軸受92,93の外輪92a,93aが、それぞれ各曲線板84a,84bの外周と各貫通孔89の内周とに転接するようになっている。したがって、外ピン86と各曲線板84a,84bの外周との接触抵抗、および内ピン88と各貫通孔89の内周との接触抵抗を低減し、各曲線板84a,84bの偏心運動をスムーズに内方部材52に回転運動として伝達することができる。   As shown in an enlarged view in FIG. 12, bearings 92 and 93 are mounted on the outer pins 86 and the inner pins 88, and outer rings 92a and 93a of the bearings 92 and 93 are respectively connected to the curved plates 84a and 84b. It comes into rolling contact with the outer periphery and the inner periphery of each through-hole 89. Therefore, the contact resistance between the outer pin 86 and the outer periphery of each curved plate 84a, 84b and the contact resistance between the inner pin 88 and the inner periphery of each through hole 89 are reduced, and the eccentric motion of each curved plate 84a, 84b is smooth. Can be transmitted to the inner member 52 as a rotational motion.

図10において、モータ6は、円筒状のモータハウジング72に固定したモータステータ73と、回転出力軸74に取り付けたモータロータ75との間にラジアルギャップを設けたラジアルギャップ型のIPMモータである。回転出力軸74は、減速機7のインボード側のハウジング83aの筒部に2つの軸受76で片持ち支持されている。   In FIG. 10, the motor 6 is a radial gap type IPM motor in which a radial gap is provided between a motor stator 73 fixed to a cylindrical motor housing 72 and a motor rotor 75 attached to the rotation output shaft 74. The rotation output shaft 74 is cantilevered by two bearings 76 on the cylindrical portion of the housing 83 a on the inboard side of the speed reducer 7.

モータステータ73は、軟質磁性体からなるステータコア部77とコイル78とでなる。ステータコア部77は、その外周面がモータハウジング72の内周面に嵌合して、モータハウジング72に保持されている。モータロータ75は、モータステータ73と同心に回転出力軸74に外嵌するロータコア部79と、このロータコア部79に内蔵される複数の永久磁石80とでなる。   The motor stator 73 includes a stator core portion 77 and a coil 78 made of a soft magnetic material. The stator core portion 77 is held by the motor housing 72 with its outer peripheral surface fitted into the inner peripheral surface of the motor housing 72. The motor rotor 75 includes a rotor core portion 79 that is fitted on the rotation output shaft 74 concentrically with the motor stator 73, and a plurality of permanent magnets 80 that are built in the rotor core portion 79.

モータ6には、モータステータ73とモータロータ75の間の相対回転角度を検出する角度センサ36が設けられる。角度センサ36は、モータステータ73とモータロータ75の間の相対回転角度を表す信号を検出して出力する角度センサ本体70と、この角度センサ本体70の出力する信号から角度を演算する角度演算回路71とを有する。角度センサ本体70は、回転出力軸74の外周面に設けられる被検出部70aと、モータハウジング72に設けられ前記被検出部70aに例えば径方向に対向して近接配置される検出部70bとでなる。被検出部70aと検出部70bは軸方向に対向して近接配置されるものであっても良い。ここでは、各角度センサ36として、磁気エンコーダまたはレゾルバが用いられる。モータ6の回転制御は上記モータコントロール部29(図2,5,7)により行われる。なお、インホイールモータ装置8のモータ電流の配線や各種センサ系,指令系の配線は、モータハウジング72等に設けられたコネクタ99により纏めて行われる。   The motor 6 is provided with an angle sensor 36 that detects a relative rotation angle between the motor stator 73 and the motor rotor 75. The angle sensor 36 detects and outputs a signal representing a relative rotation angle between the motor stator 73 and the motor rotor 75, and an angle calculation circuit 71 that calculates an angle from the signal output from the angle sensor body 70. And have. The angle sensor main body 70 includes a detected portion 70a provided on the outer peripheral surface of the rotation output shaft 74, and a detecting portion 70b provided in the motor housing 72 and disposed in close proximity to the detected portion 70a, for example, in the radial direction. Become. The detected portion 70a and the detecting portion 70b may be arranged close to each other in the axial direction. Here, a magnetic encoder or a resolver is used as each angle sensor 36. The rotation control of the motor 6 is performed by the motor control unit 29 (FIGS. 2, 5, and 7). Note that the motor current wiring of the in-wheel motor device 8 and various sensor system and command system wiring are collectively performed by a connector 99 provided in the motor housing 72 or the like.

図13は、図1,図2の車輪回転数検出器24の一例を示す。この車輪回転数検出器24は、車輪用軸受4における内方部材52の外周に設けられた磁気エンコーダ24aと、この磁気エンコーダ24aに対向して外方部材51に設けられた磁気センサ24bとでなる。磁気エンコーダ24aは、円周方向に磁極N,Sを交互に着磁したリング状の部材である。この例では、回転センサ24は両列の転動体55,55間に配置しているが、車輪用軸受4の端部に設置しても良い。   FIG. 13 shows an example of the wheel rotational speed detector 24 shown in FIGS. The wheel rotational speed detector 24 includes a magnetic encoder 24a provided on the outer periphery of the inner member 52 in the wheel bearing 4, and a magnetic sensor 24b provided on the outer member 51 so as to face the magnetic encoder 24a. Become. The magnetic encoder 24a is a ring-shaped member in which magnetic poles N and S are alternately magnetized in the circumferential direction. In this example, the rotation sensor 24 is disposed between both rows of rolling elements 55, 55, but may be installed at the end of the wheel bearing 4.

なお、上記実施形態では、後輪の2輪を個別にモータ駆動する駆動輪とした4輪の電気自動車にも適用した場合につき説明したが、この発明の適用する電気自動車は、前輪の2輪をそれぞれ個別にモータ駆動するものや、4輪とも個別にモータ駆動するもの、あるいは1台のモータで駆動するものにも適用することができる。   In the above-described embodiment, the case where the present invention is applied to a four-wheel electric vehicle in which two rear wheels are individually driven by a motor is described. However, the electric vehicle to which the present invention is applied is a front wheel. It is also possible to apply the motor individually driven by the motor, the motor driven by all four wheels individually, or the motor driven by one motor.

1…車体
2,3…車輪
4…車輪用軸受
6…モータ
7…減速機
8…インホイールモータ装置
20…モータ駆動装置
21…ECU
22…インバータ装置
24…車輪回転数検出器
28…パワータ回路部
29…モータコントロール部
31…インバータ
32…PWMドライバ
36…モータ角度検出器
35…電流検出手段
39…指令電流演算部
38…基本駆動制御部
46…車輪速度対応モータ角度推測手段
46a…記憶部
46b…逓倍処理部
46c…比較部
47…センサ故障判別センサ切替部
48…センサ故障判別手段
49…センサ切替え手段
102…始動時ロータ角度割出手段
103…電圧検出手段
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Vehicle body 2, 3 ... Wheel 4 ... Wheel bearing 6 ... Motor 7 ... Reduction gear 8 ... In-wheel motor device 20 ... Motor drive device 21 ... ECU
DESCRIPTION OF SYMBOLS 22 ... Inverter apparatus 24 ... Wheel rotation speed detector 28 ... Power circuit circuit part 29 ... Motor control part 31 ... Inverter 32 ... PWM driver 36 ... Motor angle detector 35 ... Current detection means 39 ... Command electric current calculation part 38 ... Basic drive control Numeral 46: Wheel speed corresponding motor angle estimation means 46a ... Storage section 46b ... Multiplication processing section 46c ... Comparison section 47 ... Sensor failure determination sensor switching section 48 ... Sensor failure determination means 49 ... Sensor switching means 102 ... Rotor angle index at start-up Means 103 ... Voltage detection means

Claims (13)

電気自動車の車輪駆動用のモータに対し、このモータに設けられたモータ角度検出器の角度検出値に従い、磁極位置に応じた制御をする基本駆動制御部を備えたモータ駆動装置において、
前記モータで駆動される車輪の回転速度を検出する車輪回転数検出器の検出信号から前記モータロータの角度を推測する車輪速度対応モータ角度推測手段と、前記モータ角度検出器の故障を判別するセンサ故障判別手段と、このセンサ故障判別手段が故障と判別した場合に、前記基本駆動制御部による制御を、前記モータ角度検出器による角度検出値に代えて、前記車輪速度対応モータ角度推測手段の出力するモータロータ角度を用いて行わせるセンサ切替え手段とを設けたことを特徴とするモータ駆動装置。
For a motor for driving a wheel of an electric vehicle, in accordance with an angle detection value of a motor angle detector provided in the motor, a motor drive device including a basic drive control unit that performs control according to a magnetic pole position,
Wheel speed corresponding motor angle estimating means for estimating the angle of the motor rotor from a detection signal of a wheel rotation number detector for detecting the rotation speed of the wheel driven by the motor, and a sensor failure for determining a failure of the motor angle detector When the determination unit and the sensor failure determination unit determine that there is a failure, the control by the basic drive control unit is output by the wheel speed correspondence motor angle estimation unit instead of the angle detection value by the motor angle detector. A motor drive device comprising: a sensor switching unit that performs using a motor rotor angle.
請求項1において、前記センサ故障判別手段は、一定時間における前記モータ角度検出器の角度検出値の変化量、または前記基本駆動制御部のモータ電流指令とモータ電流の差、またはこれら角度検出値の変化量と、モータ電流指令とモータ電流の差との両方から判断するモータ駆動装置。   2. The sensor failure determination unit according to claim 1, wherein the sensor failure determination means is a change amount of the detected angle value of the motor angle detector during a predetermined time, a difference between the motor current command and the motor current of the basic drive control unit, or the detected angle value. A motor drive device that judges from both the amount of change and the difference between the motor current command and the motor current. 請求項1または請求項2において、前記車輪回転数検出器は、アンチロックブレーキシステムの制御に用いられる検出器であるモータ駆動装置。   3. The motor drive device according to claim 1, wherein the wheel rotation speed detector is a detector used for controlling an antilock brake system. 請求項1ないし請求項3のいずれか1項において、前記車輪回転数検出器が、車輪の回転に応じて発生したパルスの間隔を演算して車輪の回転速度を検出する、相対的な角度変化のみ検出可能なものであって、前記車輪速度対応モータ角度推測手段は、モータ回転時にモータロータ角度検出器の角度検出値と車輪回転数検出器の検出信号とを比較して車輪回転数検出器の検出信号に対するモータロータの磁極位置を割り出し、前記センサ切替え手段により車輪速度対応モータ角度推測手段の出力するモータロータ角度を用いるように切替えられたときに、前記車輪回転数検出器の検出信号から前記モータロータの角度を推測するモータ駆動装置。   The relative angle change according to any one of claims 1 to 3, wherein the wheel rotation number detector detects a rotation speed of the wheel by calculating an interval between pulses generated according to the rotation of the wheel. The wheel speed corresponding motor angle estimation means compares the angle detection value of the motor rotor angle detector with the detection signal of the wheel rotation speed detector when the motor rotates, and The magnetic pole position of the motor rotor with respect to the detection signal is determined, and when the sensor switching means is switched to use the motor rotor angle output from the wheel speed corresponding motor angle estimation means, the detection signal of the motor rotor is detected from the detection signal of the wheel rotational speed detector. A motor drive device that estimates the angle. 請求項4において、前記車輪速度対応モータ角度推測手段は、前記センサ故障判別手段が正常と判別している間に、モータロータ角度検出器の角度検出値を基に、車輪回転数検出器の検出信号に対する磁極位置を割り出してこれら車輪回転数と磁極位置の相関を記憶する記憶部を有するモータ駆動装置。   5. A detection signal of a wheel rotation number detector according to claim 4, wherein the wheel speed correspondence motor angle estimation means is based on the detected angle value of the motor rotor angle detector while the sensor failure determination means determines normal. A motor drive device having a storage unit for determining the magnetic pole position with respect to and storing the correlation between the wheel rotation speed and the magnetic pole position. 請求項1ないし請求項5のいずれか1項において、前記車輪回転数検出器が、車輪の回転に応じて発生したパルスの間隔を演算して車輪の回転速度を検出するものであって、前記車輪速度対応モータ角度推測手段は、前記車輪回転数検出器の出力するパルスを逓倍してモータロータの角度の推測を行うモータ駆動装置。   The wheel rotational speed detector according to any one of claims 1 to 5, wherein the wheel rotational speed detector detects a rotational speed of the wheel by calculating an interval between pulses generated according to the rotation of the wheel, The wheel speed corresponding motor angle estimation means is a motor drive device that estimates the angle of the motor rotor by multiplying the pulse output from the wheel rotation number detector. 請求項1ないし請求項5のいずれか1項において、前記車輪回転数検出器が、車輪の回転に応じて発生したパルスの間隔を演算して車輪の回転速度を検出するものであって、前記車輪速度対応モータ角度推測手段は、前記車輪回転数検出器の出力するパルス間の時間を計測してモータロータの角度の推測を行うモータ駆動装置。   The wheel rotational speed detector according to any one of claims 1 to 5, wherein the wheel rotational speed detector detects a rotational speed of the wheel by calculating an interval between pulses generated according to the rotation of the wheel, The wheel speed corresponding motor angle estimation means is a motor drive device that estimates the angle of the motor rotor by measuring the time between pulses output from the wheel rotation number detector. 請求項1ないし請求項7のいずれか1項において、前記センサ故障判別手段で故障と判別された状態で、モータ停止後にモータを始動するときに、モータの逆起電圧からモータロータの角度を割り出し、その割り出した角度で前記基本駆動制御部による制御を行わせる始動時ロータ角度割出手段を設けたモータ駆動装置。   In any one of claims 1 to 7, when the motor is started after the motor is stopped in the state determined as the failure by the sensor failure determination means, the angle of the motor rotor is determined from the back electromotive voltage of the motor, A motor driving device provided with a starting rotor angle indexing means for performing control by the basic drive control unit at the indexed angle. 請求項1ないし請求項8のいずれか1項において、前記モータは、各モータがそれぞれ一つの車輪を駆動する電気自動車におけるモータであるモータ駆動装置。   9. The motor driving device according to claim 1, wherein the motor is a motor in an electric vehicle in which each motor drives one wheel. 請求項9において、前記モータは、車輪に近接して取付けられるインホイールモータ装置を構成するモータであるモータ駆動装置。   The motor drive device according to claim 9, wherein the motor is a motor that constitutes an in-wheel motor device that is mounted in proximity to a wheel. 請求項10において、前記インホイールモータ装置は、車輪用軸受と、前記モータと、このモータと車輪用軸受の間に介在した減速機とを有するモータ駆動装置。   11. The motor drive device according to claim 10, wherein the in-wheel motor device includes a wheel bearing, the motor, and a speed reducer interposed between the motor and the wheel bearing. 請求項10において、前記減速機はサイクロイド減速機であるモータ駆動装置。   The motor drive device according to claim 10, wherein the speed reducer is a cycloid speed reducer. 請求項1ないし請求項11のいずれか1項に記載のモータ駆動装置を搭載した電気自動車。   The electric vehicle carrying the motor drive device of any one of Claims 1 thru | or 11.
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